Bài tập vận dụng định luật II Newton lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập vận dụng định luật II Newton lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập vận dụng định luật II Newton.

Bài tập vận dụng định luật II Newton lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Phương pháp động lực học

- Chọn hệ qui chiếu gắn với vật (thông thường chọn hệ trục tọa độ Oxy có gốc O tại vị trí của vật, trục Ox trùng với phương chuyển động của vật, trục Oy có phương vuông góc với phương chuyển động).

- Phân tích các lực tác dụng vào vật hoặc hệ vật theo hệ trục tọa độ Oxy.

- Áp dụng định luật II Niuton: ${\overrightarrow{F}}_1+{\overrightarrow{F}}_2+{\overrightarrow{F}}_3+...=m\overrightarrow{a}$

- Chiếu phương trình định luật II Niuton lên các trục tọa độ Ox và Oy.

Giải các phương trình (1), (2) để tìm a, F,…..

- Kết hợp với các phương trình động học của chuyển động thẳng biến đổi đều để suy ra các đại lượng cần tìm:

+ $v=v_0+\mathrm{at}$

+ $s=v_{0}t+\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2$

+ $v^2-v_0^2=2\mathrm{as}$

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Ô tô khối lượng 4 tấn đang chuyển động với vận tốc 5 m/s thì tăng tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau khi đi thêm được 50 m thì đạt vận tốc 15 m/s. Tính lực kéo của động cơ trong khoảng thời gian tăng tốc, biết hệ số ma sát trượt của mặt đường là 0,05 và g = 10 m/s².

A. 10 000 N.

B. 1000 N.

C. 2000 N.

D. 20 000 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của xe

Các lực tác dụng lên xe gồm ${\overrightarrow{F}}_K,{\overrightarrow{F}}_{\mathrm{ms}},\overrightarrow{P},\overrightarrow{N}$có phương và chiều như hình vẽ.

Viết phương trình định luật II Niu - ton:

${\overrightarrow{F}}_K+{\overrightarrow{F}}_{\mathrm{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m\overrightarrow{a}$(1)

Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy

Ox: F_K – F_ms = ma Þ F_K = mN + ma (2)

Oy: N – P = 0 Þ N = P = mg (3)

Ta có: $v^2-v_0^2=2\mathrm{as}\Rightarrow a=\frac{v^2-v_0^2}{2s}=\frac{{15}^2-5^2}{2.50}=2$m/s² (4)

Thay (4) và (3) vào (2) ta tính được F_k = 0,05.4000.10 + 4000.2 = 10 000 N

Ví dụ 2: Một vật có khối lượng m = 10 kg, chịu tác dụng của lực kéo F_K hợp với phương ngang một góc 30⁰ và lực ma sát có hệ số ma sát µ = 0,2. Lấy g = 10m/s². Biết vật chuyển động nhanh dần trên mặt ngang không vận tốc đầu, sau khi đi được 100 m vật đạt vận tốc 20 m/s. Lực kéo tác dụng lên vật có độ lớn là:

A. 44,1 N.

B. 41,4 N.

C. 14,4 N.

D. 11,4 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của vật

Các lực tác dụng lên vật gồm ${\overrightarrow{F}}_K,{\overrightarrow{F}}_{\mathrm{ms}},\overrightarrow{P},\overrightarrow{N}$có phương và chiều như hình vẽ.

Viết phương trình định luật II Niuton:

${\overrightarrow{F}}_K+{\overrightarrow{F}}_{\mathrm{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m\overrightarrow{a}$(1)

Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy

Ox: F_K.cosa – F_ms = ma(2)

Oy: N + F_K.sina– P = 0(3)

Từ (2) và (3) suy ra: $F_K=\frac{\mathrm{\mu mg}+\mathrm{ma}}{\text{cos}\alpha \text{+}\mu .\text{sin}\alpha }$

Ta có:$v^2-v_0^2=2\mathrm{as}\Rightarrow a=\frac{v^2-v_0^2}{2s}=\frac{{20}^2-0^2}{2.100}=2m/s^2$

$\Rightarrow F_K=\frac{0,2.10.10+10.2}{{\text{cos30}}^0\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}0,2.sin30}}=41,4N$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Tác dụng vào vật có khối lượng 2 kg đang nằm yên một lực 2 N. Sau 2 s kể từ lúc chịu tác dụng của lực, vật đi được quãng đường là bao nhiêu và tính vận tốc vật đạt được khi đó? Bỏ qua ma sát giữa vật và sàn, lấy g = 10 m/s².

A. 2 m và 2 m/s.

B. 2 m và 1 m/s.

C. 1 m và 2 m/s.

D. 1 m và 1 m/s.

Bài 2: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 7,5 kg làm vật thay đổi tốc độ từ 8 m/s đến 3 m/s trong khoảng thời gian 2 s nhưng vẫn giữ nguyên chiều chuyển động. Lực tác dụng vào vật có giá trị là:

A. 18,75 N.

B. – 18,75 N.

C. 20,5 N.

D. – 20,5 N.

Bài 3: Một vật chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung đều sẽ chịu tác dụng của lực cản. Xét một viên bi thép có khối lượng 1 g đang ở trạng thái nghỉ được thả rơi trong dầu. Người ta khảo sát chuyển động của viên bi trong dầu và vẽ đồ thị tốc độ theo thời gian của viên bi như Hình 10.2. Cho biết lực đẩy Archimecdes có độ lớn là $F_A=1{,2.10}^{-3}N$ và lấy g = 9,8 m/s². Độ lớn lực cản của dầu tác dụng lên viên bi sau thời điểm t₂ là:

A. $8{,6.10}^{-3}N$.

B. $8{,7.10}^{-3}N$.

C. $8{,8.10}^{-3}N$.

D. $8{,9.10}^{-3}N$.

Bài 4: Một ngọn đèn có khối lượng m = 1 kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi dây. Lấy g = 9,8 m/s². Dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 8 N. Nếu treo ngọn đèn này vào một đầu dây thì

A. lực căng sợi dây là 9 N và sợi dây sẽ bị đứt.

B. lực căng sợi dây là 9,8 N và sợi dây sẽ bị đứt.

C. lực căng sợi dây là 9,8 N và sợi dây không bị đứt.

D. lực căng sợi dây là 4,9 N và sợi dây không bị đứt.

Bài 5: Cho một vật có khối lượng 10 kg đặt lên mặt sàn nằm ngang. Một người tác dụng một lực 30 N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn có giá trị 0,2. Lấy giá trị của gia tốc trọng trường là 9,8 m/s². Tính gia tốc của vật.

A. 9,8 m/s².

B. 1,04 m/s².

C. 0,47 m/s².

D. 0,2 m/s².

Bài 6: Xét một tảng băng có phần thể tích chìm dưới nước khoảng 90%. Hãy ước tính khối lượng riêng của tảng băng, biết khối lượng riêng của nước biển là 1 020 kg/m³.

A. 918 kg/m³.

B. 891 kg/m³.

C. 981 kg/m³.

D. 819 kg/m³.

Bài 7: Một vật có trọng lượng riêng 22 000 N/m³. Treo vật vào một lực kế rồi nhúng vật ngập trong nước thì lực kế chỉ 30 N. Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiêu? Lấy trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m³.

A. 45 N.

B. 50 N.

C. 55 N.

D. 60 N.

Bài 8: Một vật khối lượng 5 kg được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 24 m. Vật này rơi chạm đất sau 3 s sau khi ném. Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không đổi trong quá trình vật chuyển động. Lấy g = 10 m/s². Tính lực cản của không khí tác dụng vào vật.

A.15 N.

B. 20 N.

C. 25 N.

D. 30 N.

Sử dụng đề bài dưới đây để trả lời cho bài 9, 10

Một thùng hàng trọng lượng 500 N đang trượt xuống dốc. Mặt dốc tạo với phương ngang một góc 30,0⁰. Chọn hệ tọa độ vuông góc xOy sao cho trục Ox theo hướng chuyển động của thùng.

Bài 9: Tính các thành phần của trọng lực theo các trục tọa độ vuông góc.

A. $P_x=250N$; $P_y=250\sqrt{3}N$.

B. $P_x=250\sqrt{3}N$; $P_y=250\sqrt{3}N$.

C. $P_x=250N$; $P_y=250N$.

D. $P_x=250\sqrt{3}N$; $P_y=250N$.

Bài 10: Xác định hệ số ma sát trượt giữa mặt dốc và thùng hàng nếu đo được gia tốc chuyển động của thùng là 2,00 m/s². Bỏ qua lực cản của không khí lên thùng.

A. 0,423.

B. 0,324.

C. 0,342.

D. 0,234.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về lực ma sát
• Bài tập tính lực căng dây
• Bài tập về lực cản của chất lưu
• Bài tập tổng hợp và phân tích lực
• Bài tập mômen lực

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---